每經(jīng)記者 張寶蓮    每經(jīng)編輯 梁梟    

近期，我國科研團隊成功構(gòu)建的105比特超導(dǎo)量子計算機“祖沖之三號”，實現(xiàn)了對“量子隨機線路取樣”任務(wù)的快速求解，再一次打破超導(dǎo)體系量子計算優(yōu)越性紀(jì)錄。

3月3日，相關(guān)論文以封面論文的形式發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上，其中署名作者有20位來自國盾量子（SH688027，股價299.8元，市值308億元）。安徽省量子信息工程技術(shù)研究中心副主任、國盾量子計算業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人王哲輝向記者表示：“公司作為唯一企業(yè)參與單位，為該成果提供了室溫電子學(xué)軟硬件系統(tǒng)的研發(fā)與工程化落地、量子計算機整機的搭建和運維等支持。”

3月5日，《每日經(jīng)濟新聞》記者從相關(guān)論文中獲悉，祖沖之三號在對83比特32層隨機線路采樣實驗時凸顯了其卓越性能，僅用了幾百秒就獲得了100萬次采樣。據(jù)估算，即使是最強大的經(jīng)典超級計算機Frontier，要復(fù)制這一任務(wù)也需要大約59億年。

“祖沖之三號”獲重大進展

相關(guān)論文指出，量子計算優(yōu)勢是指量子計算機能夠執(zhí)行經(jīng)典計算機無法完成的計算任務(wù)。谷歌在2019年通過Sycamore處理器首次展示了量子計算優(yōu)勢，但隨著經(jīng)典算法的進步，這一優(yōu)勢不斷受到挑戰(zhàn)。“本文的目標(biāo)是通過開發(fā)更強大的超導(dǎo)量子處理器，確立量子計算優(yōu)勢的新基準(zhǔn)。”

據(jù)悉，“祖沖之三號”的研發(fā)取得了重大進展。這款超導(dǎo)量子計算機原型包含105個量子比特，實現(xiàn)了高操作保真度，其中單量子比特門、雙量子比特門和讀取保真度分別高達99.90%、99.62%和99.13%。與現(xiàn)有最優(yōu)經(jīng)典算法相比，“祖沖之三號”處理量子隨機線路取樣問題的速度比目前最快的超級計算機快15個數(shù)量級，超過谷歌2024年10月公開發(fā)表的最新成果6個數(shù)量級。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)微信公眾號介紹，“祖沖之三號”采用二維網(wǎng)格比特排布芯片架構(gòu)，直接兼容易于實現(xiàn)規(guī)?；卣沟谋砻娲a量子糾錯算法，目前團隊正基于“祖沖之三號”開展碼距為7的表面碼糾錯研究，已取得良好進展，并計劃進一步將碼距擴展到9和11，為實現(xiàn)大規(guī)模量子比特的集成和操縱鋪平道路。

“量子計算優(yōu)越性”驗證了量子計算系統(tǒng)能夠超越傳統(tǒng)超級計算機的可行性，是量子計算具備應(yīng)用價值的前提條件，也是當(dāng)前一個國家量子計算研究實力的直接體現(xiàn)。

《物理》雜志刊文：可與谷歌Willow處理器競爭

《物理評論快報》審稿人高度評價這一工作，認(rèn)為這一工作“構(gòu)建了目前最高水準(zhǔn)的超導(dǎo)量子計算機”，“是對此前66比特處理器（祖沖之二號）的重大升級”。鑒于該項研究工作的重要性，美國物理學(xué)會同期在《物理》（Physics）雜志上特別刊發(fā)觀點論文，深入解讀并重點介紹了該研究的創(chuàng)新之處與重要意義。

《每日經(jīng)濟新聞》記者閱讀該觀點論文獲悉，“祖沖之三號”是一款新的高性能量子處理器，擁有105個超導(dǎo)量子位，可與谷歌廣受贊譽的Willow處理器競爭。

圖片來源：《物理》雜志網(wǎng)頁截圖

觀點論文表示，“祖沖之三號”和Willow都執(zhí)行了隨機電路采樣，但直接比較它們的性能并非易事，因為任務(wù)的復(fù)雜性不同。根據(jù)谷歌的一篇博客文章，Willow的基準(zhǔn)測試顯示，當(dāng)今最快的經(jīng)典計算機需要10²⁵年才能模擬Willow在5分鐘內(nèi)產(chǎn)生的結(jié)果。

然而，可以比較這兩款量子處理器的關(guān)鍵屬性，如量子智能公司GQI發(fā)布的《量子計算報告》中的一張表格。該表格列出了以下參數(shù)的平均值：量子比特連通性、自發(fā)輻射和退相干水平（可能導(dǎo)致錯誤的兩種量子比特效應(yīng)）、單量子比特和雙量子比特邏輯門以及量子比特讀出的保真度，以及這些門中的時間延遲。根據(jù)該表格，Willow和“祖沖之三號”在平均量子比特連通性方面打成平手，而Willow在其他指標(biāo)上略有優(yōu)勢。但競爭并未結(jié)束。這些結(jié)果只是在這場競賽中雙方當(dāng)前所處位置的簡要一瞥，且雙方差距很小。

圖片來源：《物理》雜志網(wǎng)頁截圖

據(jù)悉，在“祖沖之三號”取得最強“量子計算優(yōu)越性”后，團隊正繼續(xù)開展量子糾錯、量子糾纏、量子模擬、量子化學(xué)等多方面探索。

王哲輝向《每日經(jīng)濟新聞》記者介紹，通過參與上述前沿研究，國盾量子也用十年時間，搭建起覆蓋核心組件、整機系統(tǒng)、云服務(wù)的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈鏈條，為世界提供超導(dǎo)量子計算整體解決方案的“中國選項”。后續(xù)，國盾量子還將繼續(xù)支持研究團隊在量子糾錯、量子模擬、量子化學(xué)等方面的探索，助力我國搶占量子科技發(fā)展制高點。

封面圖片來源：每經(jīng)記者 張建 攝（資料圖，圖文無關(guān)）